Гибкие солнечные батареи, которые можно будет приклеивать к фасадам домов и столбам, калий-ионные аккумуляторы нового поколения и оптимизация добычи углеводородов. Это перечень работ, которые были выбраны, как лучшие молодежные проекты этого года по версии XV Общероссийского конкурса молодежных исследовательских проектов в области энергетики «Энергия молодости». Корреспонденту «МК» удалось задать вопросы двум победителям.
Батареи для одежды
Ведущий научный сотрудник Института синтетических полимерных материалов им. Н.С. Ениколопова Юрий Лупоносов выиграл в номинации «Нетрадиционная энергетика». Проект исследователя посвящен разработке полупрозрачных и гибких солнечных батарей на основе органических материалов. По мнению ученого, новые батареи имеют ряд преимуществ по сравнению с кремниевыми аналогами, среди которых легкость и нетоксичность фотоэлементов, а также простота их производства и низкая себестоимость. В основе фотовольтаического слоя (в котором под воздействием света возникает электрический ток) Юрий планирует использовать органические молекулы.
– Такие батареи можно наносить на стеклянные конструкции, на окна, на фасады высотных домов, на малые архитектурные формы в парках и пр. Толщина всего устройства сравнима с несколькими листами бумаги, за счет чего гибкие солнечные батареи дают возможность сворачивать их в рулон, наносить на текстиль и одежду. К примеру, на ткань туристических и военных палаток. Для военных нужд такие солнечные батареи тоже применимы, – рассказал победитель конкурса.
– На какой стадии сейчас находится ваша разработка?
-Проект находится на стадии научно-исследовательской работы. Тем не менее, принципиальная возможность использования подобных органических материалов в качестве компонента фотоактивного слоя полупрозрачных солнечных батарей уже продемонстрирована в первых лабораторных прототипах таких устройств.
– В чем новизна вашей разработки?
– Основная новизна проекта связана с использованием нового класса органических полупроводниковых материалов для фотоактивного слоя солнечных батарей. Такие материалы являются оригинальной разработкой и имеют ряд преимуществ перед известными аналогами, среди которых высокая стабильность, простой способ получения и низкая стоимость производства. Использование данных материалов в качестве компонента фотоактивного слоя позволит конструировать гибкие и полупрозрачные органические солнечные батареи с большой долговременностью работы.
Калий заменит литий
В номинации «Новые технологии» был отмечен Станислав Федотов, научный сотрудник Центра хранения электрохимической энергии Сколковского института науки и технологий. Его проект связан с производством калий-ионного аккумулятора на основе полианионных электродных материалов. Технология, предлагаемая ученым, подразумевает использование сложных фосфатов калия и переходных материалов уникальной кристаллической структуры. Ученый убежден, что в скором времени калий-ионные батареи придут на смену литий-ионным, в связи с ограниченностью и географической изолированностью лития в природе. По его мнению, очевидные преимущества калиевого сырья – это невысокая цена и доступность его природных источников.
– Идея проекта состоит в замене содержащих литий компонентов аккумулятора на конкурентные с точки зрения энергетических характеристик калиевые аналоги при сохранении существующей архитектуры аккумулятора. Переход к калий-ионным технологиям позволит значительно снизить стоимость аккумуляторов, – отметил Станислав Федотов.
– Чем ваша разработка отличается от тех, которые уже существуют в мире?
– В настоящее время в создании экономически более привлекательных калий-ионных аккумуляторов участвуют несколько всемирно известных научных групп и R’n’D команд, в том числе из США, Франции, Японии и др. При этом существенный прогресс в разработке калий-ионных аккумуляторов будет непосредственно связан с развитием новых электродных материалов, обеспечивающих устойчивую работу и привлекательные электрохимические показатели. В нашей работе предлагается новый перспективный класс электродных материалов, способных демонстрировать высокие мощностные характеристики и высокие значения удельной емкости и энергоемкости, что является значимым конкурентным преимуществом, ввиду чего этот класс материалов привлек повышенное внимание довольно сильных и известных исследователей из Японии и США.
В настоящее время проводится оптимизация условий получения материалов для достижения наилучших характеристик.